Untitled - Société linnéenne de Lyon

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SÉANCES ORNITHOLOGIQUES
:
Le deuxième jeudi de chaque mois à 18 h 30, Centre Pierre Mendès-France, salle n° 27 ,
deuxième étage .
Jeudi 13 janvier : exposé du Dr J . POPINET .
Compte rendu de la séance du 8 novembre 199 9
LES PLANTES ET LE FROI D
par Paul BERTHET .
Les plantes sont des êtres vivants « ectothermes » (on disait autrefois « poïkilothermes »
,
comme la majorité des animaux : tous les invertébrés, et, chez les vertébrés, les poissons ,
amphibiens et reptiles . C'est à dire qu'elles ne produisent pas, ou très peu, de chaleur
,
étant toujours à peu près à la température ambiante . Au contraire, les vertébrés supé-
rieurs, oiseaux et mammifères, sont « endothermes » (autrefois « homéothermes »), c'es
t
à dire que leur température interne est régulée à un niveau relativement constan
t
(animaux « à sang chaud ») .
Les végétaux ne peuvent donc se défendre du froid en dépensant de l'énergie
. L a
notion de froid est d'ailleurs fort imprécise et toute relative . Elle n'est, bien sûr, pa s
la même pour un Gabonais ou pour un Yakoute
. La notion de « basse température » l'es t
tout autant . En particulier, « froid » et « gel » sont des notions différentes .
Les plantes natives des régions équatoriales subissent des températures variant entr
e
d'étroites limites, oscillant entre 18 et 32° . En dessous de 18°, elles ont froid
. Ce son t
les plantes connues dans nos régions comme plantes « de serre chaude »
. Si la tempé-
rature se maintient un temps plus ou moins long (variable avec les espèces) en dessou
s
du minimum auquel elles sont habituées, leurs feuilles se flétrissent comme si la plant
e
manquait d'eau (l'arrosage agraverait les choses), jaunissent puis tombent, et la plant
e
finit par mourir . Le gel n'est pas, bien sûr, en cause
; c'est simplement que leur méta-
bolisme enzymatique n'est pas « conçu » pour fonctionner à des températures jamai
s
réalisées dans leur milieu naturel . Ce type de plantes ne peut survivre en plein-air dan
s
nos jardins, même en été
.
Dans nos régions, pour les plantes indigènes ou celles qui sont introduites de région
s
connaissant à peu près le même type de climat, c ' est surtout le facteur gel qui intervient
.
Les plantes de ces régions sont évidemment insensibles aux gels courants, sinon elles n'
y
existeraient pas . Mais il se produit des gels d'intensité inhabituelle
: -15 ou -20°, qu i
reviennent irrégulièrement, tous les 15
ou 20 ans . Quelques dégâts se produiront alor
s
sur certaines espèces, mais elles auront généralement le temps de se refaire une sant
é
avant un nouvel épisode très froid .
Beaucoup de plantes introduites de régions moins froides que les nôtres surviven
t
cependantt à nos gels normaux, mais elles disparaissent en cas de gels exceptionnels
. C'es t
l'occasion de se lamenter, mais aussi de faire des observations intéressantes sur leu
r
résistance, parfois inattendue .
EFFETS DU GEL SUR LES PLANTES .
Il y a d'abord un effet spectaculaire visible sur beauoucp de plantes herbacées e
t
sur les arbustes qui gardent leurs feuilles en hiver
: Aucuba, Laurier-cerise (Prunu s
laurocerasus),
Laurier d'Appolon
(Laurus nobilis) : les feuilles flétrissent, pendent
,
prennent un aspect translucide de légumes surgelés, deviennent cassantes
. Ceci se mani-
feste dès 0° ou un peu en dessous .
Si le dégel intervient, deux cas sont possible s
- Tout redevient normal ,
- La plante meurt .
Ceci dépend des plantes et du degré atteint par le froid
. Que s'est-il passé dan s
chacun de ces deux cas ?
Pour le comprendre, examinons la structure d'une cellule végétale
. Il y a deux partie s
essentielles :
- Une paroi, dite « squelettique », car elle constitue une armature plus ou moin
s
rigide . Sa composition est complexe, mais c'est la cellulose qui y prédomine
. Pour cett e
raison, on l'appelle couramment la paroi cellulosique . Cette cellulose de la paroi de s
cellules, nous la retrouvons dans quantité d'objets de la vie courante, papier, coton, d'o
ù
elle provient précisément de la paroi des cellules végétales . La paroi cellulosique es t
inerte, non vivante, comme, par exemple, nos cheveux ou nos ongles
. Elle est imbibé e
d'eau, comme le serait du papier-filtre ou du coton hydrophile .

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- Un contenu cellulaire, dit « protoplasme », qui, lui, est vivant et extrêmement fragil
e
et complexe, constitué de cytoplasme, gelée qui renferme le noyau et un grand nombr e
d'organites intracellulaires (mitochondries, chloroplastes, ribosomes, etc . . .) ainsi que l
a
vacuole caractéristique de la cellule végétale, qui renferme une solution aqueuse trè s
diluée de diverses substances . Le cytoplasme est lui ' -même imbibé d'eau .
Ces deux parties de la cellule se comportent différemment en cas de gel .
- Gel de l'eau imprégnant la paroi cellulosique : ceci correspond au cas décrit ci -
dessus : feuilles translucides, cassantes . Des cristaux de glace sont apparus dans la paro i
cellulosique, mais ce gel n'a pas de répercussions fatales, car la paroi n ' est pas vivante .
Il s'agit, en somme, d'un gel extracellulaire . Si le gel se limite à l'eau qui imprègne l
a
paroi, le dégel permettra un retour aux conditions antérieures .
- Gel de l'eau imbibant le protoplasme, c ' est à dire le contenu vivant de la cellule :
les cristaux de glace bouleversent irrésistiblement les délicates microstructures, ce qu i
entraîne la mort de la cellule .
Pour survivre au gel, les plantes doivent donc s'arranger pour éviter le gel intra-
cellulaire, celui qui affecterait le protoplasme. Comment certaines d'entre elles y arrivent -
elles ? Deux procédés sont utilisés par la cellule .
- Intervention d'un antigel: les substances dissoutes clans la vacuole abaissent so n
point de congélation ; il s'agit de sucres et de sels minéraux . Mais comme ces substance s
sont peu concentrées, ceci ne protège les cellules que jusqu'à -4 ou -5° .
Mais certaine
s
larves d'insectes ont des cellules dont la forte teneur en glycérine peut les protége r
du gel qusqu ' à -18°
. Notons en passant que la glycérine est fort proche chimiquemen t
du glycol de nos radiateurs !
- Surfusion : on peut, avec quelques précautions, réaliser une curieuse expérience .
Si l'on refroidit lentement de l'eau parfaitement pure, dans un récipient parfaitemen t
propre, en l
'
absence de tout choc, on peut la maintenir liquide jusqu'à environ -38° .
Si l'on choque le récipient, ou si l'on y laisse tomber une impureté, l'eau gèle instan-
tamment, et sa Ir mçérature remonte brusquement à 0°, car l'eau ne peut geler qu'à 0° !
Ce phénoinene se manifeste en météorologie dans le cas du verglas «vrai» ; chute d e
pluie surfondue qui gèle au contact du sol (à ne pas confondre avec le « faux » verglas :
chute c' .
: pluie « normale » sur un sol gelé, bien que le résultat soit le même dans le s
deus cas : une patinoire !) .
La plupart des plantes résistantes au gel utilisent la surfusion . Les feuilles de pomm e
de terre la pratiquent jusqu'à
-6°, mais meurent à -8" . Bien d'autres plantes resten t
en surfusion beaucoup plus bas : -43" pour les boutons floraux d'un Rhododendron
.
Ce gain de 5° sur les fatidiques -38° est probablement dû à la présence de substance s
dissoutes dans l ' eau de la cellule. Quand la surfusion cesse, des cristaux de glace s
e
forment dans le contenu cellulaire et le désorganisent . Cependant, si le refroidissemen t
est très rapide, les cristaux restent minuscules (0,05 millième de millimètre, mesur e
obtenue aux rayons X), et ce n'est pas grave pour la cellule . Par exemple, les cellule s
d'épiderme d'oignon sont tuées à -10", mais survivent si on les plonge dans l'azot e
liquide, à -180° . On sait que le sperme et les très jeunes embryons, de quelques cellules ,
peuvent être conservés de cette manière .
VARIATION DE LA SENSIBILITÉ AU FROID .
Pour une plante donnée, elle varie beaucoup selon les circonstances .
L'humidité agrave la situation : des feuilles d'eucalyptus supportent -10" si elles son t
sèches, mais seulement -2 à -4° si elles sont mouillées . Beaucoup de cactées résisten t
en hiver à de forts gels (-10 à --25°) si elles sont gardées au sec, mais ne supporten
t
pas le froid humide, même modéré . Le polypode vulgaire supporte -20° quand il es t
hydraté, mais -50° quand il est partiellement déshydraté (feuilles flétries) .
L ' état physiologique de la plante intervient aussi : la résistance n'est pas la mêm e
tout au long de l'année ; elle est bien plus forte en hiver qu'en été . Expérimentalement ,
des bourgeons de pommier sont détruits à -5° en juillet, mais supportent -35° e n
janvier . A noter que le même phénomène se produit chez les animaux : un carabe qu i
supporte -35° en hiver est tué à -6° en été .
Les divers organes n'ont pas le même comportement vis à vis du gel : les feuille s
de mûrier supportent 180 jours à -5°, 30 jours à -10°, 10 jours à -20°, et seulemen t
une demi-journée à -30° .
L'alternance gel-dégel est très nocive . Par exemple, avec une certaine espèce, pou r
sept alternances successives de gel et de dégel, le seuil de sensibilité des cellules remont
e
de -21 à -13° . Conclusion pratique pour nos jardins : ne pas planter en exposition su d
des plantes sensibles au gel, contrairement à ce que l'on aurait tendance à faire, un e
plante gelée doit le rester toute la journée, donc ne pas recevoir le soleil, qui, souvent ,
brille lors des journées froides .
Bull . mens Soc . linn . Lyon, 2000, 69 (1)

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La rapidité du dégel intervient aussi; un dégel rapide cause des dommages, un dége l
lent est plus favorable à la survie. Des feuilles gelées à -15°, plongées dans de l'eau à
20° sont tuées
; elles survivent si on les place quelques minutes à -5°, puis à -2°, pui s
dans l'eau à 20° .
QUELQUES RECORDS DE RÉSISTANCE AU GEL .
Les spores de champignons et les bactéries résistent à -250° (température de l'héliu m
liquide), même hydratées . Ce n'est pas surprenant : leur très petite taille permet u n
refroidissement instantané, les cristaux de glace restent minuscules et respectent les fine s
structures protoplasmiques . Mais ce qui est plus gros, graines, cellules de levures, mycé-
lium de champignons) ne supporte ces températures qu'à l'état déshydraté .
Chez les plantes supérieures : les conifères arctiques (pins, sapins, épicéas, mélèzes )
supportent -70° au niveau de leurs bourgeons .
Rosa rugosa, de Sibérie, également . Ros a
canina, notre églantier commun, supporte là-bas -600 . Ces performances ne corresponden t
pas forcément à des espèces, mais à des écotypes de ces espèces . Il est probable qu e
notre
Rosa canina français, transplanté en Sibérie du nord, ne pourrait résister auss i
bien que son frère indigène . Ces écotypes sont, de toute évidence, le résultat de l a
sélection naturelle
: les individus génétiquement trop sensibles au froid ont été éliminés .
Un problème se pose cependant : nous avons vu plus haut que la surfusion, phéno-
mène essentiellement utilisé par la cellule pour se protéger du gel, ne s'exerçait qu e
jusqu'à -38° pour de l'eau pure . Comment se fait-il alors que certaines cellules arriven t
à supporter -70° sans que leur contenu gèle ? On pense qu'une partie de l ' eau de c e
contenu passe peu à peu dans la paroi cellulaire en « nourrissant » les cristaux de glac e
qui s'y trouvent, ce qui entrainerait une concentration accrue du suc cellulaire, donc ,
par effet « antigel », un abaissement significatif du point de congélation . Mais serait-c e
suffisant pour préserver la cellule jusqu'à -70° ?
En réalité, le mécanisme est assez énigmatique, et l'on ne sait pas pourquoi certaine
s
plantes sont détruites par quelques degrés en dessous de zéro, tandis que des espèce s
très voisines du point de vue de la systématique sont capables de supporter -25° .
C'est un problème non résolu à l'heure actuelle . Aucune observation microscopique d u
contenu cellulaire, aucun procédé ultra-moderne d'analyse fine, n'a permis de mettre e n
évidence la moindre différence entre deux espèces voisines, l'une sensible au gel et l'autr e
résistante .
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUE S
LEWIrr' J ., 1980 . - Responses of plants to environmental stress . 2° ed ., vol . 1, 497 p .
Academic Press, New York - London
. ISBN 0-12-44-5501-8
.
SAKAIA A . et LARCHER W ., 1987 . - Frost survival plants . Springer Verlag, Berlin . ISB N
3-450-17332-3 .
INFORMATIONS ENTOMOLOGIQUE S
Tous les entomologistes amateurs de coléoptères connaissent l'ouvrage qu'a publi é
Gaëtan
DU CHATENET en 1986 . Bonne nouvelle : la publication du tome 2 est annoncée pou r
avril 2000 . Un prix spécial de souscription est consenti avant cette date et des bulletin s
de souscription sont déposés au siège de la Société .
L'Union de l'entomologie français (U .E .F .) et la Société entomologique de Franc
e
organisent à Paris, les 24 et 25 févrir 2000 un colloque sur le thème : « Les formation s
et la transmission du savoir en Entomologie » .
L'Office pour l'information éco-entomologique (OPIE), la Société entomologique d e
France et la Société française d'odonatologie organisent en 2000 cinq formations entomo-
logiques professionnelles :
1. Insectes aquatiques .
2.
Les Ephémères
.
3. Les Odonates .
4. Insectes des forêts .
5. Méthodes et techniques .
Renseignements : OPIE, B .P . 30, F -78041 Guyancourt Cedex
.